Осадительные методы очистки радионуклидов

Краева И.В., Галкина Ю.М., Тарчигина Н.Ф.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Для очистки радиоактивных отходов с небольшим содержанием солей применяется метод ионного обмена.

К основным достоинствам метода относят: возможности достижения высоких коэффициентов очистки и степени концентрирования сбросных радиоактивных отходов.

В то же время метод не лишен и некоторых недостатков: ограничения по солесодержанию и количеству взвесей в очищаемой воде, высокая стоимость, радиационная нестойкость ионообменных смол.

Поэтому процесс ионного обмена применяют для доочистки растворов после химического осаждения и упаривания.

Для достижения высокой степени очистки используют, как правило, многоступенчатые ионообменные установки или фильтры со смешанным катионитно-анионитным слоем.

Помимо синтетических смол и природных неорганических ионообменников для очистки ЖРО могут использоваться битумные сорбенты, получаемые введением ионогенных групп, например сельфированием промышленных битумов серной кислоты.

Из мембранных методов для переработки ЖРО наибольший интерес представляют обратный осмос, электродиализ и ультрафильтрация. Эти методы заимствованы из практики опреснения засоленных вод, где основная задача сводится к разделению воды из соли.

Получен объединенный регенерат ионообменных колонн установки очистки низкосолевых ЖРО с требуемыми характеристиками для осаждения с максимальным включением радионуклеидов в шлам.

Проведен анализ объединенного регенерата, который показал, что основными ионами, входящими в его состав, являются нитраты, натрий, сульфаты и хлориды. Объемная активность регенератов определяется в основном ¹³⁷Cs.

Проведены лабораторные исследования по выделению основных радионуклидов осаждением с введением коагулянтов из ЖРО, накопленных и образующихся в ходе эксплуатации установок НПК МосНПО «Радон».

Установлено, что при осаждении более 90% радионуклидов переходит в осадок. При этом его объем не превышает нескольких процентов.

Были разработаны рецептуры для остекловывания.

Установлено, что доля шлама в стекле может достигать 40%, а доля радионуклидов, включенных в стекло, составляет 75-80%.

Производство таблетированного топлива из диоксида урана

Батов В.Я., Галкина Ю.М., Тарчигина Н.Ф.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

Производство таблеток из диоксида урана осуществляется методом порошковой металлургии. Вся технологическая цепочка строится на трех основных операциях: производство порошка, прессование и спекание. Дополнительными операциями являются подготовка пресспорошка и шлифование. Также надо отметить, что свойства конечных изделий зависят, в первую очередь, от исходных порошков, поэтому перед запуском партии продукции оговариваются требования, предъявляемые к конечным изделиям.

Порошки, получаемые по различным методам, отличаются по свойствам поэтому необходима отработка всей технологии с учетом свойств используемых порошков.

Одной из основных характеристик таблеток является их плотность. Для каждого типа реакторов устанавливается свое значение плотности таблеток с учетом заданной глубины выгорания и режима работы реактора.

Другая важная характеристика- геометрия таблеток, особенно диаметр. По соображениям повышения работоспособности твэлов и повышения безопасности реактора, к диаметру таблеток предъявляют довольно жесткие требования, чтобы обеспечить зазор между таблетками и оболочкой.

Важной характеристикой таблеток является их термическая стабильность, то есть сохранение размеров при повторном нагреве. При выводе реактора на мощность таблетки сразу нагреваются до высокой температуры, а если они не обладают термической стабильностью, то начнут доспекаться, следовательно, будет происходить изменение размеров. В результате этого явления зазор между таблеткой и оболочкой может превысить допустимую величину с точки зрения безопасности реактора в условиях МПА.

Внешний вид таблеток является внешней характеристикой таблеток, из-за которой ОТК может забраковать целую партию. Основной вид брака таблеток- сколы и трещины. Их размеры зависят от технологии подготовки пресспорошка и, особенно, от режима прессования, в результате которого формируются остаточные напряжения. Так же трещины и сколы могут появляться в результате шлифования таблеток. При мокром шлифовании брака образуется меньше, но в этом случае нужна последующая сушка таблеток. При сухом шлифовании сколов и трещин существенно больше, а так же пыль, которая образуется во время шлифования является адсорбентом влаги (до 25% от общего влагосодержания).

Качество таблеток так же характеризуется их микроструктурой: размером и формой зерна количеством и крупностью пор.